Imunomodulační proteiny z medicinálních hub ‒ FIPs

Overview

Po staletí jsou houby dobře známé pro své nutriční hodnoty i léčebné účinky. Byly a jsou využívány v tradičních medicínách v Číně, Japonsku, Rusku, Jižní Americe, Africe atd. V současnosti je vědeckými analýzami potvrzeno, že houby obsahují mnoho bioaktivních složek. Nejčastěji studované jsou polysacharidy (beta glukany), u nichž je potvrzen jejich stimulační a posilující vliv na funkce imunitního systému. Tyto vlastnosti však mají také FIPs, malé proteiny s imunomodulačními vlastnostmi. Tento článek se soustřeďuje právě na ně a jejich vliv na imunitní systém. FIPs posiluje, moduluje, stejně tak inhibuje v případě hypersenzitivních a autoimunitních nemocí imunitní systém.

Klíčová slova:
FIPs – imunomodulační proteiny z hub – imunita – houby – cytokiny

ÚVOD

Houby je možné využít dvěma způsoby. Jsou chutnou a vyhledávanou potravinou, ale co víc, jsou doslova po tisíce let využívány tradičními léčebnými systémy a domorodými kmeny. Jsou tedy součástí tradiční čínské, korejské či ruské medicíny, využívají je domorodí jihoameričtí indiáni atd. V současné době jsou houby hojně studovány v in vivo, in vitro pokusech, ale také v klinických studiích, a to zvláště v Asii. Díky nim se opakovaně ukazuje, že houby jsou nositelkami mnoha účinků, ať už se jedná o antioxidační, antidiabetické, antimetastatické, antiinflamatorní či imunostimulační aj. Houby jsou bohaté na bioaktivní látky, které působí i na imunitní systém. Nejznámější jsou polysacharidy ve formě beta glukanů, o kterých již bylo sepsáno velké množství článků (1‒5). Imunitu však regulují i jiné houbové složky, minerální látky, nenasycené mastné kyseliny, terpenoidy, ale také proteiny. Mezi nejznámější patří rodina proteinů, kterou najdeme pod anglickou zkratkou FIPs (fungal immunomodulatory proteins).

CHARAKTERISTIKA FIPs

FIPs jsou izolovány z velkého množství hub. Nejznámější FIPs jsou bezpochyby z Ganodermy lucidum (LZ-8), který byl izolován jako první, a to v roce 1989, Flammulina velutipes (FIP-fve) či Coriolus versicolor (FIP-tvc). Dále pak jsou to například proteiny z Ganoderma tsugae (FIP-gts), Ganoderma japanicum (FIP-gja), Ganoderma sinensis (FIP-gsi), Tremella fucifor-mis (FIP-tfu), Volvariella volvacea (FIP-vvo), Nectria haematococca (FIP-nha), nejnověji pak z Lignosus rhinocerotis (FIP-lrh) atd.

FIPs jsou čisté proteiny (krom LZ-8, který nese i karbohydrátovou skupinu) o velikosti kolem 13 kD a cca 110‒114 aminokyselinách, zatímco např. houbové lektiny mají vyšší molekulární hmotnost. FIPs se řadí do rodiny proteinů, které vykazují vysokou vzájemnou homologii, a to 60%. Strukturou jsou FIPs také velmi blízké proteinům patřícím do imunoglobulinové skupiny. Je zde tedy patrná vývojová souvislost i s lidskými proteiny. Kromě strukturní podobnosti mají FIPs též podobnost funkční. Jejich účinky jsou pestré. Jsou prokázané účinky protirakovinné, protialergické, imunostimulační aj. (6‒14). Koncentrace FIPs v houbách není vysoká, ale jejich vliv na imunitní systém je natolik zásadní, že je snaha vytvořit i rekombinantní FIPs, vložit gen pro FIPs do jiných „organismů“, např. bakterií (často je využívána Escherichia coli), aby se produkce a výtěžnost těchto účinných proteinů zvýšila (15).

ÚČINKY FIPs

Je nutné si uvědomit, že celkové účinky hub jsou dány i tím, jaké účinky mají jejich jednotlivé složky. Vysoce aktivní jsou např. polysacharidy, terpenoidy a právě i proteiny, nejen FIPs.

Protirakovinné působení

Protirakovinné účinky jsou dány jednak posílením imunitního systému, jednak vlastními účinky FIPs. FIPs snižují viabilitu mnoha typů rakovinných buněk, inhibují jejich růst, často zastavují buněčný cyklus ve fázi G1/S, navozují apoptózu i autofagii a snižují aktivitu telomerázy. Dalším efektem je pak omezení migrace rakovinných buněk, tedy antimetastatické účinky, a to jak ovlivněním rakovinných buněk samotných s omezením tvorby filopodií, tedy jejich pohyblivosti, tak i snížením aktivit metaloproteázy 2. FIPs pomáhají překonat i takovou komplikaci, jakou je rezistence rakovinných buněk k léčbě, působí synergicky s chemoterapeutikem a zvyšují jeho cytotoxicitu pro rakovinné buňky. FIP-gta inhibuje buňky rakoviny prsu, FIP-fve rakoviny plic, FIP-gts buňky uroteliálního karcinomu aj. (16‒18). Ovlivnění imunitního systému, protirakovinné imunity je také velmi podstatné. S LZ-8 pak byly prováděny pokusy s přípravou DNA protirakovinné vakcíny s využitím dendritických buněk. Je to právě LZ-8, který stimuluje imunitní systém, když je přidán jako adjuvans do HER-2/neu DNA vakcíny proti nádorům močového měchýře exprimujícím p185 (neu) v případě myšího modelu. LZ-8 cílí hlavně na aktivaci dendritických buněk skrz vazbu na TLR4 receptor, zvyšuje jejich schopnost dále aktivovat CD4+ lymfocyty a CTL. Podobně posilujícího efektu lze dosáhnout i pomocí FIP-fve (19, 20).

Protialergické a protizánětlivé působení

Ohledně utlumování imunitní reakce můžeme zmínit např. LZ-8, který zvyšuje buněčnou proliferaci a IL-2 produkci u T-lymfocytů. To by spíše odpovídalo aktivaci imunitního systému, pokud by ovšem LZ-8 nezvyšoval i počty populace Treg FOXP3+ T-lymfocytů, tj. lymfocytů, které mají inhibiční vlastnosti. Navíc se ukázalo, že v přítomnosti LZ-8 dochází i ke zvýšení exprese inhibiční povrchové molekuly CTLA-4 a tlumivého cytokinu IL-10. Kromě pokusů in vitro s myšími a lidskými CD4+ lymfocyty se výsledek potvrdil i na myším modelu indukované kolitidy, kdy byly myším podány CD4+ předtím kultivované s LZ-8, došlo k výraznému zlepšení zdravotního stavu myší (21). I u dalších proteinů ze skupiny FIPs byly prokázány inhibující účinky. FIP-fve je velmi účinný v případě potlačování zánětu v dýchacích cestách plic laboratorních myší postižených astmatem. U těchto ovalbuminem (OVA) imunizovaných myší se vyvinulo astma spojené se zánětem a hyperreaktivitou v dýchacích cestách, podávání FIP-fve hyperreaktivitu dýchacích cest snížilo, utlumilo zánětlivý proces, došlo ke snížení infiltrace sliznice imunitními buňkami a expresi cytokinů spojených s alergií a Th2 lymfocytárním subsetem. Poklesla též koncentrace OVA specifických IgE v séru. V jiné studii se pak ukázalo, že FIP-fve dokáže navodit apoptózu u buněk exprimujících receptor IL-5α receptor, neboť redukuje jeho expresi. Se snížením exprese IL-5α je omezena stimulace pomocí IL-5, která prodlužuje životnost buněk, navíc FIP-fve zvyšuje expresi CD95 (patří mezi dead receptory). Těmito kroky FIP-fve cílí hlavně na eozinofily, tedy buňky výrazně zapojené do patologie alergického zánětu, dochází-li k poklesu jejich počtu, dochází i ke snížení zánětu (22, 23). Je též prokázáno, že díky FIPs je posílena diferenciace T-lymfocytů do subsetu Th1, který není spojen s alergiemi (24).

Imunostimulační působení

Houby jsou známé svými silnými imunostimulačními účinky, za nimi stojí i FIPs. Tím dochází ke zlepšení protiinfekční i protirakovinné imunity. FIPs působí na více liniích, mají na imunitní systém komplexní vliv. Studie potvrdily, že FIPs zvyšují diferenciaci hematopoetických kmenových buněk a mají i mitogenní efekt na periferní mononukleáry. Podporují přechod z fáze G0/G1 buněčného cyklu do fáze S, tedy proliferaci (25, 26). FIPs dále působí na syntézu cytokinů, tj. signálních proteinů modulujících aktivitu imunitního systému, které ovlivňují proliferaci a diferenciaci cílových buněk, metabolismus buněk, aktivaci či inhibici buněk aj., výrazně ji zvyšují. Jak již bylo zmíněno v textu týkajícího se alergií, FIPs posouvají reaktivitu, tedy i produkci cytokinů, od Th2 subsetu k Th1 subsetu (27). Dochází tak ke zvýšení produkce např. IFN-γ, dále pak aktivací T-lymfocytů i buněk vrozeného imunitního systému se zvyšuje syntéza IL-2, IL-1β, TNF-α, IL-12 či lymfotoxinu. Nedochází však k posílení exprese IL-3, IL-5 či IL-6. Zvyšují též expresi receptorů pro produkované cytokiny, např. IL-2R (28−31). Podrobněji je probrán vliv LZ-8 na dendritické buňky, zvyšuje jejich aktivitu, expresi kostimulačních molekul, jako jsou CD80/CD86, dále pak HLA-DR, zvyšuje produkci IL-12, IL-10 a IL-23. Vše se děje stimulací receptoru TLR4 na dendritických buňkách. V přítomnosti LZ-8 se zvyšuje schopnost dendritických buněk aktivovat naivní T-lymfocyty a podpořit u nich produkci INF-γ (32). Zvyšují též expresi adhezních molekul, hlavně pak ICAM-1 na cévním epitelu, tj. endotelu, i T-lymfocytech, a CD11b, čímž zvýší migraci imunitních buněk z krevního řečiště do místa poškození (33, 34). Prakticky se tento efekt projeví např. při snižování hypersenzitivních reakcí, posílení protiinfekční a protirakovinné imunity, ale také při urychlení hojení, kdy dochází k potlačení aktivity exekučních kaspáz, jejichž aktivace vede k apoptóze buňky, v tomto případě byl pokus proveden na myším modelu s poškozením jaterní tkáně elektrokauterem a byl zaznamenán pokles aktivity kaspázy 3. Podávání LZ-8 myším urychlilo proces hojení (35). Dokonce se porovnávala účinnost polysacharidů z Ganodermy s LZ-8 na aktivaci makrofágů a T-lymfocytů a jejich vliv je srovnatelný (36).

ZÁVĚR

Medicinální houby jsou dle dostupných informací velmi přínosné pro modulaci průběhu mnohých onemocnění, kromě laboratorních pokusů jsou prováděny již i klinické studie potvrzující efekt podávání hub na stav pacientů či zdravých dobrovolníků. Těmito studiemi se potvrdil posilující vliv na imunitní systém, snížení nemocnosti, zvýšení fyzické kondice, protirakovinné účinky, zlepšení u pacientů s ulcerózní kolitidou, atopické dermatitidy, revmatoidní artritidy, astmatu aj. (37‒48). Schopnost ovlivňovat imunitní systém je dána složením hub, dominantní postavení mají polysacharidy, z nichž jsou nejznámější beta glukany. Při používání celých hub, prášku z jejich mycelií aj., je pak nutné k účinkům beta glukanů připočíst též účinnost dalších složek, jako jsou bílkoviny, enzymy, vitaminy, minerální látky, terpenoidy aj. Méně známé jsou účinky houbových proteinů. Houby obsahují různé typy proteinů, ať už to jsou vysokomolekulární lektiny, či menší houbové imunoregulační proteiny označované jako FIPs. Tyto proteiny jsou velmi účinné v ovlivňování reaktivity imunitního systému. Je možné říct, že „kopírují“ aktivitu houbových polysacharidů. Imunitní systém nejen podporují, posilují protiinfekční a protinádorovou imunitu, ale také snižují hypersenzitivní reakce. Žádná z provedených studií neukázala, že by FIPs působily toxicky, tedy že by měly vedlejší účinky při použití na laboratorních zvířatech. Je zde tedy prostor pro další zkoumání těchto proteinů, jejich zařazení do klinických studií a vytvoření léčiv, která by tyto proteiny či ještě lépe celé houby, čímž by byly využity i další bioaktivní složky v nich obsažené, uvedla do praxe.

Podpořeno z projektu PRVOUK P37/10.

Střet zájmů: žádný.

ADRESA PRO KORESPONDENCI:

MUDr. Drahomíra Holmannová

Ústav klinické imunologie a alergologie LF a FN

Sokolská 581, 500 03 Hradec Králové

e-mail: holmannova@gmail.com